CN108343059A - 地下综合管廊组合预制管筒的二墙合一半逆作建造方法 - Google Patents

Abstract

在城市地下综合管廊的建造中，采用水泥搅拌土植入桩身带有预埋件的预制钢筋砼工字桩作为管廊基坑开挖过程中的围护桩墙，将工字桩与管廊外衬墙通过桩身预埋件或桩身主筋连接，并现浇为一个整体，形成围护桩墙与管廊外衬墙合二为一的结构模式。通过在现浇管廊底板上拼接预制管筒的方式形成纵向延伸的管廊通道，在管筒顶部通过预埋件将预制钢筋砼水平板与左右两侧的管筒连接，形成地下管廊顶板浇筑时的模板，进而现浇钢筋砼，与围护支撑梁通过预埋件连接，形成带肋的地下管廊钢筋砼顶板；覆土回填，修筑路基路面，完成地下综合管廊的土建工作。该地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作建造方法具有施工速度快、工程造价低且环境污染小等特点，符合低碳、环保、经济的绿色工程建设要求。

Description

地下综合管廊组合预制管筒的二墙合一半逆作建造方法

技术领域

本发明涉及一种城市综合地下管廊的建造新方法，建立了一套打设水泥搅拌土植入预制钢筋砼工字形围护桩墙，结合预制钢筋砼管筒的拼接，采用整浇外墙衬壁和底顶板，形成二墙合一的快捷、经济、简便的地下综合管廊建造方法，填补了城市地下综合管廊建设工程领域的一项空白。

背景技术

随着我国城镇建设的深入发展，为满足城市各配套设施的完善，城市建设地下管线的铺设反复进行，各种地下管线纵横交错；也使得建设费用大幅增加。且城市交通线路经常处于露天施工，严重影响城市交通和市容市貌。随着城市的进一步发展，不可避免的需要重新铺设各种管线。此外“海绵城市”建设理念的出现，使得城市管廊的建设不再仅仅是线路铺设的问题，其储水、排涝的功能将更加凸显。统一进行城市地下管线的铺设和管理势在必行，城市综合地下管廊的出现正是城市建设向高层发展的必然。

现今我国城市地下综合管廊已从建设概念进入试点，并待全面推广阶段。全国已有多个城市已启动综合地下管廊的建设，如：杭州市目前已全面进行八条地下综合管廊的建设，投资数百亿。城市地下综合管廊建设将成为城市地下空间开发的新亮点。

目前城市地下综合管廊建设的常规做法为：在道路地下管廊的两侧打设围护桩(通常为钢板桩、钻孔灌注桩等)，采用悬臂或支撑的形式进行开挖，然后按常规浇筑管廊底板、墙板和顶板，再进行土方回填。如遇土质较差的地层，还要对地基进行处理，打设各种工程桩以控制管廊的沉降；若遇地下水位高的情况，还需解决管廊结构的抗浮问题，打设抗浮桩确保其正常运行。此常规建造方法存在着如下问题：

1.施工速度慢、建设周期长，将对城市交通产生很大影响，且影响市容市貌。

2.工程量大、造价高；城市地下管廊一般长达数十公里，工程量巨大，且如在软土层中修建，还应打设承压工程桩和抗浮桩解决其沉陷和抗浮问题，使工程量进一步增大。

3.地下综合管廊沿道路修建了窄长的钢筋砼现浇结构，由于其距离较长，一般按规定间隔一定距离设置伸缩等变形缝，地下土层中的这些变形缝的设置将使管廊结构的施工难度加大、工程造价提高，且为后期管廊使用过程中的土层中的渗漏埋下隐患。

针对上述我国地下综合管廊的建设现状以及存在的问题，本发明研发出一种对城市交通和市容市貌影响小、造价低廉、施工简便且施工速度快的地下综合管廊建造方法。

发明内容

本发明采用水泥搅拌土植入预制钢筋砼工字桩技术作为围护结构和地下管廊结构的永久组成部分，采用铺设预制钢筋砼管筒与工字桩组合形成一套城市地下综合管廊的完整建造新方法。该发明具有如下创新之处：

一、本发明改变了传统地下管廊围护的建造方式，将作为临时围护的围护桩墙在基坑开挖施工期间起到了基坑围护的作用，地下管廊建成后又作为永久的工程桩起到地下管廊结构抗浮和承压的功能；而且还可作为地下管廊的外墙组成部分，起到共同抵挡管廊使用阶段侧壁水土压力的功能。如此可大幅节约工程造价。

二、本发明在地下综合管廊的建设施工中，首次采用水泥搅拌土植入预制钢筋砼工字桩围护墙技术，其相比传统水泥搅拌桩止水帷幕结合钻孔灌注桩的围护形式，可节约工程造价约20％，且可简化施工方法、提高施工功效(约提高10倍)；还解决了钻孔桩施工产生的泥浆污染和泥浆外运问题。水泥搅拌土植入预制钢筋砼工字桩围护墙技术相比传统的插可回收型钢的SMW工法，具有围护桩墙刚度大、无需回收的优点；而且解决了SMW工法中临时型钢无法作为地下管廊的永久结构的缺点。

三、本发明解决了地下综合管廊需设变形缝带来的诸多问题。城市地下综合管廊是统长的钢筋砼地下结构，传统的建造方法必然会在管廊结构上设置变形缝，这些变形缝对永久结构的抗渗漏是很不利的，随着使用年限的增加，止水带老化成为渗漏的隐患点，必将影响管廊的正常使用。本发明将围护桩与管廊结构组合形成一个整体，密布的围护桩强大的抗侧能力阻止了超长砼结构沿管廊结构纵向的收缩变形，并阻止了这种变形的传递。如此，彻底解决了超长地下综合管廊不设永久变形缝建造问题，具有重大意义。

四、城市地下管廊沿道路沿线分布，必然会遇到各种不良地质情况， 同时沿线也必经受各种工程活动(临近建筑打桩、基坑开挖以及周边降水等)的影响，而本发明中的建造方法可有效地将围护桩墙与管廊结构组合成整体，除解决了地下管廊的抗浮、抗压和变形缝的问题外，可大幅提高窄长地下管廊结构沿纵向的整体刚度，可显著提高管廊的抗不均匀沉降能力，这对保护管廊的正常使用、减小外界因素对管廊结构的影响，意义重大。

五、本发明采用铺设预制钢筋砼管筒的组合形式，结合铺设的预制钢筋砼小平板，取代传统地下管廊结构建设中需进行立模浇筑砼、设变形缝、做防水层、回填等各项施工的复杂工序问题，可大幅提高作业效率，加快施工进度。如此，在已有城市道路上可加快建造地下管廊速度，减小对城市交通等的影响，意义深远。

六、本发明将基坑围护的支撑梁及围护桩作为地下管廊结构的组成部分，减小地下管廊结构建造成本地下管廊工程量巨大，按本发明建造地下管廊，将产生巨大的经济效益。

七、本发明将复杂的城市地下管廊建设中打设预制钢筋砼围护桩和铺设预制钢筋砼管筒相结合，无需另立模浇筑混凝土形成整体结构；可大幅提高施工功效，降低工程造价。在城市地下管廊建设中首先引进工厂化生产的基本构件，现场进行组装的建造方法，符合我国现阶段大力提倡的绿色低碳建设理念。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明进行说明。

附图1为采用预制管筒二墙合一半逆做法建造城市地下综合管廊的典型剖面详图。

附图2.1～附图2.5为各施工阶段流程图。

附图3为工字桩、地下管廊衬墙和预制管筒连接详图。

附图4为工字桩钢筋与衬墙连接做法。

附图5为工字桩与基础底板连接做法。

附图6为管廊顶板与支撑梁的连接做法。

附图7为管筒的其他组合形式。

其中：

1-水泥搅拌桩；

2-预制钢筋砼工字型桩；

3-围护压顶梁；

4-支撑梁；

5-围护桩顶预埋件(包括工字桩上预埋钢板a和传力型钢c)；

6-基础底板；

7-衬墙；

8-预制钢筋砼管筒；

9-素砼层；

10-预制钢筋砼平板；

11-顶板；

12-回填料及道路面层；

a-预制钢筋砼工字型桩2上预埋钢板；

b-工字桩2两翼的非预应力主筋；

c-传力型钢(与a焊接)；

d-支撑梁预埋筋；

e-管筒预埋钢筋；

f-压顶梁3预埋均布插筋(与上部牛腿斜筋和衬墙筋焊接)；

g-连接筋(凿开工字桩2桩翼两角并与非预应力主筋b焊接，用以衬墙和压顶梁上部牛腿连接)；

h-衬墙分布钢筋(竖向筋向上延伸至上部牛腿中一定长度，并与3焊接)；

j-止水钢板(位于管廊底板与衬墙施工缝位置)；

k-底板钢筋(上下部底板钢筋上弯、且每根桩对应的上下部各两根粗筋与工字桩预埋件传力型钢焊接，底板上层钢筋与支撑梁预埋筋d焊接)。

L-传力牛腿分布斜筋(与牛腿纵向分布筋和支撑梁预埋筋搭接)。

具体实施方式

本发明具体实施的施工次序及各工序要点如下：

1、先沿地下综合管廊的两侧施工围护墙，本发明中的围护墙采用水泥搅拌桩1内植入预制钢筋砼工字型桩2形成(参见附图2.1)；具有施工简单、速度快、造价低且无泥浆外运的优点，并且该围护桩兼作地下管廊结构的工程抗浮桩和工程承压桩，还可作为地下管廊的外墙组成部分，与地下管廊的其他结构共同承担侧向的水土压力。

预制钢筋砼工字桩2上预埋钢板a，用以焊接传力型钢c；后期可采 用凿出桩筋b的办法进行围护桩与衬墙等结构的连接，参见附图3和附图4。

若按设计，地下管廊周边的围护桩还不能满足抗浮和承压要求，应在管廊的中部再打设工程桩。

2、开挖施工围护压顶梁3和支撑梁4(参见附图2.2)，并相应的预埋各种连接筋(参见附图3)；在预制围护桩顶预埋件上焊接传力连接件5。按设计要求间隔浇筑钢筋砼横向支撑，这些压顶梁3和支撑4将作为地下管廊结构的永久组成部分，还应埋设二次浇筑管廊顶板上部统长钢筋，用插筋和斜角筋的方式埋设，详见附图3和附图6。

3、开挖到管廊底，浇筑基础底板6，参见附图2.3。开挖至管廊底标高后，按常规方法浇筑管廊底板6。基础底板6的配筋应与围护桩2进行连接，连接做法参见附图5。同时绑扎衬墙7的配筋，以及在围护桩上焊接与衬墙7的连接筋，参见附图2.3和附图4。

4、铺设预制钢筋砼管筒8，具体参见附图2.4。按地下管廊的要求，将预制好的钢筋砼管筒8吊装，并在基础底板6上进行铺设。预制钢筋砼管筒8的截面尺寸由管廊设计决定，管筒的长度根据工厂以及运输条件确定，一般在2～6m之间。

预制管筒8连接缝处有凹进边缘，并伸出的预留连接筋，在浇筑管廊顶板时进行连接，具体参见附图3。铺设好左右两侧的预制管筒8后，在两管筒之间的基础底板上6浇筑素砼层9，起到找平和固定的作用，具体参见附图2.4。

预制管筒顶部预留有台阶边缘，铺设好管筒后，在两管筒之间铺设预制的钢筋砼平板10，具体参见附图2.4。如此将形成后期浇筑地下管廊顶板的模板，避免了传统施工工序中立模、拆摸的麻烦，节约费用。

预制管筒的内壁将根据安装管廊的具体管线支架的要求预埋焊接连接用钢板。

5、浇筑地下管廊的衬墙7和顶板11，使其形成整体，参见附图2.5。先绑扎顶板钢筋，顶板11的钢筋将于支撑梁4上预埋的钢筋连接，使其形成统长配筋。改变传统凿除支撑的做法，将支撑梁4作为地下管廊的永久组成部分，与后浇筑的顶板11形成整体，共同承担道路荷载，具体做法参见附图6。后浇的管廊顶板11将与已浇筑的围护压顶梁3进行连接，使围护工字桩2起到地下管廊的抗浮或承压桩的功能。

6、基坑回填，施工道路面层12，完成地下管廊的土建工作(附图1)。

本发明还有其它类似的管筒组合形式，如图7所示。

Claims (9)

1.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：地下管廊施工所需打设的围护桩墙不仅起围护作用，而且可作为管廊的抗浮或承压工程桩和地下管廊外墙的永久组成部分。以此改变传统建造方法，达到提高施工速度、节约工程造价的目的，此外还可大幅提高地下管廊纵向刚度以增强其抗沉降能力以及抗浮功能。

2.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：首先提出了在这种城市地下管廊中，围护桩采用水泥搅拌土内植预制钢筋砼工字型桩，加快施工速度，节约工程造价，减小对交通以及市容的影响；也避免传统钻孔桩围护结构施工繁杂、效率低、造价高而且需泥浆外运的问题；解决了SMW工法中围护结构刚度不足、型钢不能代作地下管廊抗浮桩和承压桩的不足以及需回收型钢的麻烦。

3.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：地下综合管廊结构与围护桩形成整体，密集分布的围护桩，其抗倾倒能力有效地阻止了超长现浇砼收缩变形的累积和传递，改变传统超长钢筋砼管筒结构需设永久变形缝的做法，大大简化了管筒的建造施工方法。

4.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：这种封闭体系将改变传统建造方法中围护桩墙与管廊之间留出施工空挡，浇筑完成的地下管廊外墙进行防水处理，然后用土回填空挡的做法。而是将具有挡土和止水功能的围护桩墙结合紧密浇筑的地下管廊的衬墙以及底板，形成了完整且封闭的挡土止水体系。如此将传统报废的围护挡土止水体系又作为永久结构的挡土止水体系的组成部分，取消围护墙与管廊外墙间回填空挡，避免了回填施工以及回填土中上层地下水对管廊带来的直接侵没，使得围护桩墙、管筒外墙以及管筒共同形成了多层次的防水止水体系，其防水功能将明显优于传统做法，而且施工简单、速度快、造价低。

5.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：采用铺设预制钢筋砼管筒，方便的利用管筒的组合形成地下管廊的截面格局。预制钢筋砼管筒的截面尺寸可根据根据地下管廊的使用功能确定。管廊的长度根据工厂生产及运输吊装方便决定，通常在2～6m之间。管筒的生产采用预应力先张长线法生产，采用高强度钢棒和高标号砼，所以管筒壁厚可适当减薄。如此可在满足强度条件的情况下降低造价、方便运输和吊装以及铺设施工。组合的预制管筒结合铺设的预制钢筋砼水平板，将复杂的现浇立模、绑扎钢筋、现浇砼管墙结构得以彻底简化，大幅提高了地下管廊的建造速度，且节约了工程造价。

6.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：施工围护桩压顶梁时，在预制钢筋砼工字型桩的桩顶腹板埋设钢板，用以焊接传力连接件，使围护压顶梁和支撑梁与预制工字桩形成整体，使围护工字桩起到抗浮桩和承压桩的功能。

7.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：施工地下管廊衬墙时，现浇后的衬墙与预制工字型桩采用预埋的非预应力粗筋，使二者在粗钢筋上间隔焊接进行连接。使得浇筑的钢筋砼衬墙与围护桩和铺设的预应力管筒侧壁形成复合外墙。

8.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：在预制钢筋砼工字型桩上预埋钢板，焊接传力型钢，将地下管廊的底板钢筋与其连接，整浇砼后形成整体。传力型钢还将与上述预埋件共同起到传递地下管廊向上的浮力和向下的压力。

9.一种城市地下综合管廊预制管筒拼接二墙合一半逆作法建造方法，其特征是：改变传统的将支撑梁作为临时结构凿除的建造方法，使现浇的支撑梁作为永久的地下管廊结构顶板的组成部分，与后浇的管廊顶板形成整体，共同抵抗路面荷载。此处的支撑梁在浇筑时间隔预留空洞和预埋短钢筋，用以后浇管廊顶板上部通长钢筋的穿过。浇筑顶板后将使支撑梁与现浇管廊顶板形成整体，形成带肋梁的管廊顶板，整体刚度大大增强。